устройство для контроля параметров процесса дезинфекции жидкости уф излучением

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров процесса дезинфекции жидкости с помощью источников УФ излучения, содержащее два чувствительных к излучению 254 нм фотоприемника, направленных на один и тот же источник излучения, расположенных на разном расстоянии от него и электрически соединенных с блоками обработки сигнала и питания, отличающееся тем, что фотоприемники заключены в цилиндрический чехол, выполненный из двух частей и из материала, прозрачного для УФ излучения, диаметр одной из частей отличается от диаметра другой, причем фотоприемники расположены в частях с различными диаметрами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки жидкостей УФ излучением и предназначено для контроля параметров процесса стерилизации и дезинфекции жидкостей указанным способом.

Процесс дезинфекции и стерилизации жидкостей заключается в облучении жидкости УФ излучением с длиной волны 240-280 нм, обладающим бактерицидным действием. При этом эффективность воздействия УФ излучения на микроорганизмы определяется его интенсивностью и временем воздействия. Произведение интенсивности излучения на время воздействия называется дозой облучения (мДж/см³). Доза облучения является основной мерой бактерицидной энергии, сообщенной микроорганизмам, и важнейшим параметром процесса дезинфекции. Устойчивый эффект обеззараживания обеспечивается только в том случае, если величина дозы облучения будет не ниже установленного значения. Однако по причине старения ламп, загрязнения защитных ламповых чехлов, а также ухудшения качества жидкости, может произойти снижение уровня интенсивности излучения и падение величины дозы облучения ниже допустимого уровня. В связи с этим необходим постоянный контроль уровня интенсивности УФ излучения в процессе обеззараживания жидкости.

Известна установка для дезинфекции воды УФ излучением, в которой предусмотрена система контроля уровня интенсивности УФ излучения (патент ЕР 0202891, C 02 F 1/32, 1986 г.), включающая в себя два одинаковых фотоприемника, один из которых измеряет интенсивность излучения УФ лампы через кварцевое стекло, пропускающее излучение бактерицидного диапазона, а другой - через боросиликатное стекло, не пропускающее указанное излучение. Интенсивность излучения бактерицидного диапазона при этом пропорциональна разностному сигналу двух фотоприемников. Уровень интенсивности указывается стрелочным индикатором.

Известен также прибор для стерилизации воды УФ излучением и контроля параметров процесса (патент США 4304996, 250/373, 1981 г.), выбранный за прототип предлагаемого устройства, содержащий корпус, через который проходит поток воды, в котором расположены источник излучения (УФ лампа, заключенная в защитный кварцевый чехол) и два одинаковых чувствительных к излучению 254 нм фотоприемника. Фотоприемники установлены внутри корпуса прибора колинеарно, направлены на одну и ту же УФ лампу, причем находятся по разные стороны от нее. Расстояние от лампы до одного из фотоприемников меньше, чем до другого.

Выход первого фотоприемника, находящегося на "коротком" расстоянии от лампы, соединен с ВЧ импульсным источником питания (обратная связь), подающим также питание на лампу. Таким образом, за счет обратной связи поддерживается постоянное значение интенсивности излучения на первом фотоприемнике. С выхода второго фотоприемника снимается усиленный сигнал, возникающий из-за разности хода при различном расположении датчиков от лампы, и пропорциональный пропусканию УФ излучения в воде. Внутри корпуса прибора установлены перегородки для уменьшения отражения от его поверхности и снижения ошибки измерения интенсивности. На основе полученных измерений определяют коэффициент поглощения УФ излучения в воде, по которому судят о ее параметрах.

Однако известное устройство имеет следующие недостатки:

- расположение основных элементов (входного, выходного фотоприемников и УФ лампы) относительно направления потока воды создает неэквивалентные условия их загрязнения, что отражается на результатах измерений и приводит к недостоверному контролю:

- требует отдельного водоотведения и подключения к установке, что усложняет контроль в рабочих условиях и не позволяет получить достоверную информацию о степени загрязнения чехлов и уменьшении светоотдачи ламп непосредственно в зоне облучения;

- не позволяет проводить измерения в различных точках зоны облучения, что снижает информативность контроля процесса дезинфекции, особенно для многоламповых установок;

- может применяться только для относительно чистой питьевой воды и не может быть использовано для сточных вод с низким коэффициентом пропускания УФ излучения.

Технический результат, достигаемый за счет использования предложенного изобретения, заключается в повышении достоверности и информативности контроля параметров процесса дезинфекции жидкости УФ излучением, а также его упрощении и расширении возможностей применения.

Патентуемое устройство для контроля параметров процесса дезинфекции жидкости включает в себя два одинаковых чувствительных к излучению 254 нм фотоприемника, направленных на один и тот же участок источника излучения и расположенных на разном расстоянии от него. Фотоприемники электрически соединены с блоком обработки сигнала и питания.

Согласно изобретению фотоприемники помещены внутри цилиндрического чехла, выполненного из материала, прозрачного для УФ излучения, диаметр одной из частей которого отличается от основного, причем фотоприемники расположены в частях с различными диаметрами и направлены на один и тот же участок источника УФ излучения. На фиг. 1 представлен общий вид устройства для контроля параметров процесса дезинфекции воды УФ излучением, где показаны чехол 1, держатель 2, фотоприемники 3, 4, печатная плата 5, кожух 6, заглушка 7.

На фиг. 2, 3 и 4 представлены графические зависимости измеренных и расчетных параметров процесса.

Чехол устройства представляет собой кварцевый цилиндр, диаметр одной части которого меньше другой. В чехле на держателе размещены два одинаковых чувствительных к излучению 254 нм SiC фотоприемника, причем один из них расположен в части с меньшим диаметром. Фотоприемники направлены на УФ лампу в установке таким образом, что на фотоэлементы падает излучение с одного и того же участка лампы в пределах их угла зрения. Фотоприемники электрически связаны с блоком обработки сигнала и блоком питания посредством печатной платы, защищенной от УФ излучения металлическим кожухом. Чехол с торцов закрыт пылезащитными заглушками. Чехол предлагаемого устройства имеет такой же размер, как и стандартный защитный чехол УФ ламп, использующихся в установке, что позволяет легко помещать его в любую точку установки на место любой из ламп.

Контроль параметров процесса дезинфекции при помощи данного устройства осуществляют следующим образом.

При измерении УФ интенсивности фотоприемником, его показания имеют линейную и нелинейную составляющие и равны произведению этих составляющих. Линейная составляющая (характеризующая снижение светоотдачи ламп, загрязнение кварцевых чехлов) прямо пропорциональна изменению средней интенсивности УФ облучения в установке. Нелинейная составляющая имеет сложную степенную зависимость от коэффициента пропускания воды. Предложенное устройство позволяет раздельно определять линейную и нелинейную составляющие излучения, выделять причины снижения интенсивности и более достоверно измерять среднюю интенсивность УФ излучения.

Определение средней интенсивности УФ излучения осуществляется по показаниям измерений интенсивности двух фотоприемников, один из которых (P1) расположен в части чехла с диаметром 20 мм, а другой (P2) - с диаметром 38 мм. Толщина прослойки воды, через которую проходит УФ излучение, определяется расстоянием между чехлами ламп и соответственно составляет L = 51 мм для P1 и L = 42 мм для P2.

Вначале, по отношению показаний интенсивности определяют коэффициент пропускания воды и соответственно нелинейную составляющую интенсивности. Затем из абсолютных показаний датчиков исключают расчетную нелинейную составляющую и определяют линейную составляющую. По обеим составляющим определяется средняя интенсивность УФ излучения в установке, а с учетом расхода воды и реальная доза облучения.

Калибровку фотоприемников осуществляют сразу после промывки установки. В блок обработки сигнала вносятся показания фотоприемников и текущий коэффициент пропускания воды. Полученные значения указанных параметров принимают за начальные и все дальнейшие измерения проводят относительно этих начальных показаний.

Результаты измерений представлены в виде графических зависимостей, показанных на фиг. 2, 3 и 4.

На фиг. 2 представлена временная зависимость изменения интенсивности УФ излучения на фотоприемниках.

На фиг. 3 представлена расчетная зависимость коэффициента пропускания воды от времени.

На фиг. 4 представлена расчетная зависимость загрязнения ламповых чехлов и изменения светоотдачи ламп от времени (в процентах).

Таким образом, при помощи патентуемого устройства можно достоверно контролировать такие важнейшие параметры процесса дезинфекции жидкости, как доза облучения, степень загрязнения ламповых чехлов, уменьшение светоотдачи ламп и коэффициент прозрачности жидкости непосредственно в рабочих условиях. Устройство можно использовать в многоламповых системах и оперативно размещать в любой точке ламповой зоны без дополнительных технологических затрат.